北亚热带毛竹材林土壤呼吸特征研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianwang800
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
土壤呼吸是土壤碳库的主要输出途径和大气CO2重要的源,是全球碳循环和气候变化研究的热点问题。毛竹是我国南方重要的森林资源,在全球森林面积急剧下降的今天,竹林面积却以每年3%左右的速度在递增,这意味着竹林将是一个不断增大的碳汇。本项研究以我国北亚热带典型毛竹林生态系统为研究对象,采用封闭式动态气室法测定土壤呼吸,研究土壤呼吸的的时间变化、沿海拔梯度的变化,受环境因子和森林经营活动的影响,明确毛竹林土壤呼吸不同组分的贡献大小,并对毛竹林年呼吸碳通量进行了估算。为深入研究该区域毛竹林土壤碳循环的特征和在林分尺度上合理经营毛竹林生态系统提供理论指导,同时也为全球CO2浓度变化研究提供微观的实验数据和各级政府制定林业发展规划和环境保护政策及国家环境气候谈判提供科学依据。主要研究结论如下:  (1)毛竹林土壤呼吸具有明显的时间变化规律  毛竹林土壤呼吸在一年中的大部分季节(春、夏、秋)都存在明显的日变化,日最大值分别出现在20:30、21:30、6:00,最大值分别达到4.71、7.93、4.44μmolCO2·m-2·s-1;最小值分别出现在11:00、11:00、14:30,对应的最小值为3.29、5.69、2.6μmolCO2·m-2·s-1。5和10cm的土壤温度具有比较明显的日变化;而20和40cm的土壤温度在一天当中波动比较小,没有明显的日变化。土壤呼吸在春、夏、秋出现峰值比5cm土壤温度的峰值分别延迟了3.5、5.5、6.5个小时。土壤湿度在各个季节都没有明显的日变化。毛竹林土壤呼吸具有明显的季节变化规律,变化曲线呈单峰型,8月份土壤呼吸达到全年最大值,为8.54μmolCO2·m-2·s-1,从9月份开始到第二年的1月份,逐渐递减,第二年的1月份土壤呼吸为全年最低值,为0.62μmolCO2·m-2·s-1。不同深度土壤温度呈现明显的季节变化,而土壤湿度没有明显的季节变化,土壤呼吸的季节变化与土壤温度的季节变化同步。  (2)毛竹林土壤呼吸组分贡献率不同。毛竹林土壤呼吸各组分根系呼吸、凋落物呼吸、异养呼吸都具有明显的季节变化,且变化趋势与土壤总呼吸基本一致,呈现明显的单峰曲线,与土壤温度季节变化趋势基本吻合,全年中1月时最低,以后逐月增大,8月达到最高。根系呼吸、凋落物呼吸、异养呼吸的年贡献率分别为25.7%、57%和17.3%。各组分贡献率的季节变化规律不同,根系呼吸和凋落物呼吸呈现单峰曲线,最高值分别出现在6月和4月,异养呼吸贡献率季节变化呈现双峰曲线,最高值分别出现在10月和1月。  (3)模型拟合土壤呼吸和水热因子的关系  采用van’t Hoff指数方程来构建温度-呼吸模型,土壤呼吸与各层次土壤温度均具有极显著的的指数回归关系,回归方程的R2都比较高,从0.937到0.977。土壤呼吸对温度的敏感性指数Q10在不同深度略有不同,Q10值从2.97—4.52。土壤呼吸各组分(根系呼吸、凋落物呼吸、异养呼吸)与各层次土壤温度均具有极显著的的指数回归关系,回归方程的R2都比较高,从0.84到0.95。土壤呼吸各组分对温度的敏感性不同,根系呼吸、凋落物呼吸、异养呼吸的Q10均值分别为3.77、4.03、4.7。采用线形模型、对数模型和幂指模型来拟合土壤含水量和土壤呼吸的关系,土壤呼吸与5、20、40cm处的土壤含水量有极显著的的相关关系,但与10cm处的土壤含水量的三种模型都不显著。三种模型方程的R2最高的是幂指模型,与5、20、40cm处形成的幂指模型的R2分别为0.615、0.519和0.623,比线性模型和对数模型的都要高,所以说明幂指模型比较适合对土壤含水率和土壤呼吸的关系的拟合。土壤呼吸各组分与土壤湿度的关系不同,根系呼吸、异养呼吸与5、20、40cm处的土壤含水量有显著的相关关系,凋落物呼吸与5、20、40cm处的土壤含水量呈极显著的相关关系。各组分与10cm处土壤含水量关系均不显著。同样是幂指模型的拟合程度最高。采用线性双因子模型和指数-幂指双因子模型对土壤呼吸和不同深度的土壤温度和土壤含水率进行拟合,结果表明,指数-幂指模型能够很好地拟合土壤温度、土壤湿度与土壤呼吸的关系,R2在0.956-0.981之间。土壤呼吸各组分与土壤温度和含水率的双因子模型采用线性双因子模型,R2在0.815-0.926之间。双因子模型对土壤总呼吸的拟合比单因子模型要好,但对土壤呼吸的不同组分,双因子方程的R2比单因子温度-呼吸模型方程的R2还要低,说明温度-呼吸单因子模型足以解释土壤呼吸不同组分的变化,土壤呼吸不同组分受土壤温度变化的影响比较大。  (4)不同海拔土壤呼吸差异显著  本研究从120-640m的海拔跨度研究了不同海拔土壤呼吸的变化,结果表明不同海拔土壤呼吸差异极显著(P<0.01),随着海拔升高,呼吸值逐渐降低。通过对主要环境因子(空气温度、土壤温度、土壤含水率、大气CO2浓度、土壤容重、土壤有机碳、土壤全氮、土壤有效磷、土壤速效钾)等与土壤呼吸释放的响应关系进行分析,空气温度、土壤温度与土壤呼吸间均表现出极显著的指数关系(R2=0.97, P<0.01),土壤容重、土壤含水率与土壤呼吸间表现出显著的负相关关系(R2=0.2701、0.4848);大气CO2浓度与土壤呼吸之间表现出极显著的正相关关系(R2=0.7141,P<0.01)。通过主成分分析,空气温度、土壤温度、土壤有效磷含量、土壤容重、土壤有机碳含量、土壤速效钾含量等6个因子的累积贡献率为92.27%,其中空气温度—土壤温度主成分的贡献率为47.01%。不同海拔土壤呼吸对温度的敏感性不同。各海拔点的Q10值在3-4之间,除了433m处外,总体上随海拔上升,Q10降低,海拔最低点120m处Q10为3.96,640m处Q10为3。  (5)不同施肥处理造成土壤呼吸差异极显著  不同施肥处理造成土壤呼吸差异极显著(P<0.01)。施用有机肥的土壤呼吸最高,达到5.62μmol CO2·m-2·s-1,其次为同时施用有机肥和无机肥的处理,为5.03μmol CO2·m-2·s-1,施用无机肥的为4.35μmol CO2·m-2·s-1,都比对照不施肥的3.42μmol CO2·m-2·s-1要高。导致土壤呼吸差异极显著的直接原因是施肥造成土壤有机碳含量差异极显著(P<0.01)。  不同施肥处理对土壤呼吸对温度敏感性影响较小。各个施肥处理的Q10值都集中在1.12-1.14。  (6)对研究区域的毛竹林土壤呼吸年通量进行了估算  该研究区域内,毛竹林根系呼吸年通量为404.76g C·m-2·a-1,异养呼吸年通量为246.214g C·m-2·a-1,凋落物呼吸为726.789g C·m-2·a-1。土壤总呼吸通量随海拔不同从526.83-1377.763g C·m-2·a-1。
其他文献
以芦丁为标准样品,用紫外分光光度法测定南天竹叶总黄酮含量,并与可见分光光度法进行比较.结果表明,紫外分光光度法较可见分光光度法准确、简便和快速,是测定南天竹叶总黄酮
国运兴衰,系于教育;教育成败,系于教师.因此要把加强教师队伍建设作为基础工作来抓,要求广大教师做“四有”好老师.近年来,湖北深入实施“楚天中小学校长教师卓越工程”,努力
期刊
教育部发出“停课不停学”的号召后,线上教学不仅考验着学生的自主学习能力、适应能力、心理调适能力,也锤炼着老师的持续学习力、敏锐判断力、积极行动力.在这特殊的教学模
期刊
食育是把与食物相关的知识和概念转化成孩子们能懂、能理解的语言,提供生动活泼的料理课程,在此过程中培养孩子们的良好饮食习惯,并将饮食教育延伸到艺术想象力和人生观的培
期刊
为了研究长白山云冷杉天然林的空间结构与云冷杉胸径生长量相关性,本研究以吉林省汪清县金沟岭林场云冷杉天然林树种蓄积成数比为4(冷杉)∶2(云杉)的林分为研究对象,选取了该林分类
随着科学的发展,人类回归自然,回归绿色的呼声也越来越高。中医药强调人与自然合一,正好符合了人们面向未来,追求绿色消费的潮流,促使中药产品受到世人的了解与瞩目。厚朴为我国特
本试验在对合肥市草坪节肢动物群落系统调查的基础上,分析草坪节肢动物群落结构及其时空动态的变化,并利用群落分析、灰色系统分析、通径分析及空间格局的分析,系统研究了主
容器苗由于育苗容器体积有限,影响了苗木水分和养分的吸收,苗期水肥管理便成为培育高质量容器苗的关键环节。研究表明施肥和灌溉对苗木质量具有调控作用,但两种方式组合对苗木质
水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)是中国东北地区重要的用材树种和园林绿化树种.在此之前,有关其胚胎发生发育方面的研究报道几乎为零.该文首次对水曲柳的体细胞胚胎诱导